22 elo Digital Twin herättää tuotantolaitteet henkiin ja säästää aikaa, rahaa ja ympäristöä
Digital Twin herättää tuotantolaitteet henkiin ja säästää aikaa, rahaa ja ympäristöä
Seinäjoella päämajaansa pitävä Caplan on automaatio- ja mekaniikkasuunnittelun asiantuntija, jonka hihassa oleva ässäkortti tunnetaan nimellä Digital Twin.
Artikkelin sisältö:
- Mikä on digitaalinen kaksonen?
- Digitaalisen kaksosen hyödyt ja käyttökohteet
- Digitaalinen kaksonen teollisuussuunnittelussa
- Simulointimalli, joka vaatii osaamista
- Virtuaalinen käyttöönotto houkutti Caplania
- Digital Twin on monipuolinen työkalu
- Käyttöönotosta turvallisempaa
- Testausta tietokoneen avulla
- Digital Twin kantaa yli käyttöönoton
Lisää aiheesta:
Lataa Digital Twin -opas
Mikä on digitaalinen kaksonen?
Digital Twin eli digitaalinen kaksonen tarkoittaa digitaalista kopiota esimerkiksi laitteesta, järjestelmästä tai tuotantolinjasta. Se on suunnitteluohjelmistolla tehty 3D-malli, joka automaatio-ohjelmiston avulla herätetään henkiin tietokoneen ruudulla.
Digitaalisen kaksosen hyödyt ja käyttökohteet
Digitaalisen kaksosen ansiosta on mahdollisuus saada aikaan merkittävää säästöä paitsi eurojen, myös ympäristön näkökulmasta. Simulointiin satsaamalla voidaan todeta konseptin toimivuus etukäteen ja näin leikata kustannuksia projektin loppupäässä riskejä karsien ja laatua parantaen.
Mallinnus tarjoaa perinteisiin suunnittelumenetelmiin verrattuna mahdollisuuksia parantaa suunnitteluprosessia, tuotteen laatua ja tehokkuutta sekä asiakaskokemusta:
- Kokonaisvaltainen näkymä tuotteeseen tai prosessiin mahdollistaa eri osa-alueiden välisen vuorovaikutuksen ymmärtämisen paremmin.
- Reaaliaikainen tiedonkeruu ja analysointi antaa suunnittelijoille mahdollisuuden saada välitöntä palautetta ja tietoa tuotteen käytöstä ja suorituskyvystä.
- Digital Twinin avulla voidaan simuloida erilaisia skenaarioita ja testata niitä virtuaalisesti ennen fyysisen prototyypin valmistamista.
- Menetelmän avulla tuotteen tai prosessin päivitys on helpompaa ja nopeampaa perinteisiin menetelmiin verrattuna. Tämä mahdollistaa joustavan ja ketterän kehityksen.
Digitaalinen kaksonen teollisuussuunnittelussa
Digitaalinen kopio mahdollistaa reaaliaikaisen tiedonkeruun ja analysoinnin tuotteen käytöstä, mikä puolestaan antaa suunnittelijoille arvokasta tietoa tuotteen suorituskyvystä ja käyttäytymisestä. Tämä mahdollistaa paremman suunnittelun, ennustettavuuden ja jopa tuotteiden räätälöinnin asiakaskohtaisesti.
Malli tarjoaa myös mahdollisuuden simuloida erilaisia skenaarioita ja testata niitä virtuaalisesti ennen fyysisen prototyypin valmistamista, mikä säästää aikaa ja resursseja.
Simulointimalli, joka vaatii osaamista
Digitaalisen kaksosen suunnittelu vaatii rutkasti osaamista ja Caplanilla työkalun parissa työskentelevät pääosin automaatiosuunnittelija Marko Rajamäki sekä mekaniikkasuunnittelija Tommi Kaataja. Työkalusta käytetään Caplanilla käsitettä Digital Twin.
Digital Twin syntyy kaksikon käsissä siten, että Kaataja lisää 3D-malliin mekaaniset toiminnot ja näin Marko Rajamäen suunnittelema automaatio-ohjelmisto saa mallin liikkumaan tietokoneen ruudulla oikean laitteen tavoin.
”Digital Twin eroaa perinteisistä staattisista 3D-malleista siten, että se saadaan toimimaan jo tietokoneen näytöllä samalla tavoin kuin oikea konekin toimii”
Virtuaalinen käyttöönotto houkutti Caplania
Ajatus Digital Twinin kehittämiseen lähti Caplanin asiakkaiden halusta päästä tekemään käyttöönottotyötä virtuaalisesti sekä hyödyntämään simulointia kehitys- ja suunnittelutyössä.
”On todella vaikea esimerkiksi Excel-taulukon avulla ymmärtää ja huomioida kaikkea, mitä suunnittelu- ja käyttöönottoprosessiin kuuluu ja mitä siellä tehtaan lattialla käytännössä tapahtuu. Digital Twin antaa selkeän kuvan materiaalivirtauksesta ja laitteiden toiminta-ajoista”
Caplanin suunnittelema Digital Twin maksaa itsensä takaisin hyvin nopeasti. Tuotantolinjan siirtyessä esisuunnittelusta varsinaiseen toteutukseen, on tehtaalla luonnollisesti edessä tuotantokatkos. ”Tuotantokatkokset ovat tehtaan lattialla niin kalliita, että käytännössä yhtä tuotantokatkostuntia kohti saadaan tehdä kymmenen tuntia töitä ohjelmoinnin parissa konttorilla. Käyttöönotto nopeuttamalla voi säästää ison summan”, Kaataja toteaa.
Digital Twin on monipuolinen työkalu
Caplanin väki muistuttaa, että tarkoitus ei ole tehdä täysin fotorealistista TV-mainosta, vaan keskittyä oikeasti laitteen toiminnan selvittämiseen. Digital Twin on ennen kaikkea tutkimustyökalu, joka venyy moneen tarpeeseen.
”Digital Twin -mallinnukseen tehdään siis vain toimivuuden selvittämisen kannalta tarpeellinen, ei mitään turhaa. Digital Twin on hyvin käytännönläheinen työkalu, josta saadaan lisäksi animaatiota tai videoita esimerkiksi markkinointiin, myyntiin ja koulutukseen. Nämä antavat tuotteelle lisäarvoa, mutta eivät ole päätarkoitus”
Caplanin työsarka ei lopu Digital Twinin valmistumiseen, vaan asiakasta autetaan läpi käyttöönottovaiheen. Tarvittaessa apua on tarjolla jo heti alkumetreillä, kun hankittavaa järjestelmää ollaan vasta määrittelemässä.
Käyttöönotosta turvallisempaa
Euroissa mitattuna Digital Twin -palveluun panostamalla voi saavuttaa merkittäviä hyötyjä, mutta vähintään yhtä tärkeitä ovat ympäristön ja työturvallisuuden huomioiminen.
”Tällä satsauksella voidaan välttää merkittävä virheinvestointi sekä vastaavasti saada arvokasta tietoa laitteen suunnitteluun ja käyttöön”, kiteyttää Sepponen.
Säästöä syntyy, kun turhat matkakulut jäävät pois ja virheelliset komponentit hankkimatta. Matkustamisen vähentymisestä kiittää myös ympäristö, kun päästöjä syntyy vähemmän.
”Käyttöönotto tapahtuu usein kaukana kotikonttorilta Etelä-Amerikassa tai Aasiassa, ja jos mekaniikassa on virheellinen komponentti, uuden lähettäminen maapallon toiselle puolelle vie useita päiviä”, Sepponen kertoo.
Uuden laitteen tai toimintalinjan investoinnissa kovin aikataulupaine osuu usein juuri käyttöönottovaiheeseen ja tämä laittaa työntekijät tiukoille. Digitaalisen kaksosen ansiosta henkilöstön työskentelyolosuhteet ja työturvallisuus paranevat, sillä simulointimallilla testaaminen on turvallisempaa kuin oikealla koneella. Myös turvalogiikat ja turva-alueet voidaan testata ennen koeajoa.
Testausta tietokoneen avulla
Yksi palanen käyttöönoton nopeuttamisessa on Digital Twinin mahdollistama virtuaalinen FAT-testaus, jonka voi tehdä ennen laitteen varsinaista käyttöönottoa.
”Digital Twinin avulla voidaan myös simuloida laitteen tai linjaston käyttöä ja näin testata esimerkiksi työkiertoja sekä uusien tuotteiden valmistusta. Teknologian avulla voidaan myös testata modernisointien vaikutusta sekä tarkistaa, miten uusien koneiden integrointi olemassa olevaan tuotantolinjaan onnistuu”, listaa Rajamäki.
Digital Twinin avulla hoituu myös vaihtoehtoisten automaation toimilaitteiden testaus ja ohjelmointi antureiden, taajuusmuuttajien ja moottoreiden osalta. Digital Twinin ansiosta voidaan jo simulointivaiheessa huomata mahdolliset ongelmakohdat ja välttää näin käyttöönottovaiheessa ylimääräiset törmäykset ja kolarit, joiden korjaaminen vie sekä aikaa että rahaa. Kun automaatiosuunnittelu on tehty, on mahdollista käyttää virtuaalista konetta myös oikealla käyttöpaneelilla ja ohjausjärjestelmällä.
Digital Twin kantaa yli käyttöönoton
Digitaalinen kaksonen siis säästää aikaa aina laitteen suunnittelusta käyttöönottoon saakka, kun jo esisuunnitteluvaiheessa voidaan löytää oikeat, toimivat ratkaisut. Simulointimallia voidaan käyttää myös käyttöönoton jälkeen tuotannon rinnalla. Tällöin voidaan simuloida tuotantoa ja tehdä kehitystyötä tuotantovarmuuden ja tehokkuuden suhteen ilman haittavaikutuksia varsinaisessa tuotantoprosessissa.
”Digital Twin sopii kaikille yrityksille, joissa on automatisoituja järjestelmiä. Erityisesti kone- ja laitetoimittajat sekä prosesseja hyödyntävät ja tuotantolinjoja käyttävät yritykset hyötyvät Digital Twinistä”, Rajamäki linjaa.
Digitaalisen mallin avulla voidaan sisällyttää siihen suunnittelussa käsiteltävien kappaleiden fysiikkamallinnus, jolla niiden käyttäytymistä voidaan tarkastella niin massan, painopisteen kuin kitkankin näkökulmasta. Laitteen mahdolliset mekaaniset ongelmat voidaan korjata ajoissa jo ennen valmistusta. Digital Twinillä varmistetaan myös yhteensopivuus järjestelmän tai tuotantolinjan muiden laitteiden osalta.
”Digital Twin -teknologian hyödyntäminen vaatii asiakkaalta halukkuutta yhteistyöhön sekä mahdollisuutta antaa mallinnukseen tarvittavat, riittävät tiedot. On tärkeää, että asiakas ymmärtää myös uutta teknologiaa sekä osaa ajatella palvelusta saatavien hyötyjen takaisinmaksua”, Sepponen päättää.
Lue lisää, miten hyödynnämme Digital Twin -teknologiaa osana kokonaispalveluamme.